一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构制造技术

本发明专利技术公开了一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构，在中心循环管式的自然循环蒸发器的加热管上，安装至少由直叶盘、传热强化自动清洗的功能螺旋、挂重组成的自动清洗机构。运行时，直叶盘利用加热管口段汽液两相流的波动流的冲压力上升，挂重提供向下运动的动力，使功能螺旋产生行程20～100mm的上下往复运动、慢速自转和快速的径向振动，对管内壁自动清洗和对流传热强化。这种自动清洗机构的结构简单可靠，可以适用于自然循环立式列管蒸发器、蒸发结晶器、再沸器的加热管的传热强化和自动清洗。

A heat transfer enhancement automatic cleaning mechanism for natural circulation evaporator

The invention discloses a heat transfer enhancement automatic cleaning mechanism for natural circulation evaporator. On the heating pipe of the natural circulation evaporator of the central circulating tube type, the automatic cleaning mechanism consisting of a functional spiral and a hanging weight is composed of at least a direct leaf disc and a heat transfer enhancement and automatic cleaning. In operation, the direct leaf disc increases the impact pressure of the fluctuating flow of the steam and liquid two phase flow in the heating pipe, and the hanging weight provides the driving force for downward movement. The function helix produces the upward and down movement, the slow rotation and the rapid radial vibration of the stroke of 20 to 100mm, and the automatic cleaning and convection heat transfer of the inner wall of the tube are strengthened. The structure of the automatic cleaning mechanism is simple and reliable, and can be applied to the heat transfer enhancement and automatic cleaning of the natural circulating vertical tube evaporator, the evaporative crystallizer, the reboiler heating pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构
本专利技术涉及一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构，涉及自然循环蒸发器和再沸器的加热管内的对流传热强化自动清洗。它主要适用于加热管内容易产生结晶盐垢的自然循环立式列管蒸发器、蒸发结晶器和再沸器的自动清洗。
技术介绍
自然循环立式列管蒸发器是结构最传统、最简单的蒸发器之一，但是自然循环流速低，盐溶液蒸发时加热管内很容易结垢，停车清洗频繁，效率低、能耗高。因此，无法应用于高盐溶液的蒸发生产中。虽然文献介绍了汽液固三相流态化技术(中国井矿盐2012年第1期的三相流蒸发防垢节能技术；无机盐工业2008年第8期的蒸发装置防垢新技术及其在氯化钙生产中的应用)，清洗能力较大，但是，粒子外循环系统复杂，管束粒子均匀分布困难等等，很难推广，尤其不适合结晶产品的器中应用，因为流态化粒子不可能与结晶产品完全分离。另一文献介绍的扭带清洗技术(ZL002224697.x自转扭带自动清洗式高效蒸发器)，对于结晶盐类这种硬垢的除垢清洗能力弱，不能满足自动清洗、稳定高效运行的生产要求。
技术实现思路
本专利技术提出的一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构，利用自然循环蒸发器加热管出口段蒸汽泡与母液的快速两相流和流速的大波动性，带动轴向不定位清洗螺旋的上下浮动和自转，对加热管内壁的盐垢进行频繁的敲击，实现自动清洗。不仅功能上是对流传热强化有自动清洗，而且这种清洗机构的结构简单可靠，制造安装和维修都方便容易。本专利技术的技术方案为：一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构，主要结构部件有蒸发室、加热管、加热室、底罐、直叶盘、功能螺旋、挂重。自然循环蒸发器至少由蒸发室、中心循环管、加热室、底罐组成。加热管上安装至少由直叶盘、功能螺旋、挂重组成的传热强化自动清洗机构。直叶盘安装在加热管出口端，功能螺旋的上端悬挂在直叶盘上，功能螺旋的下端连接挂重，直叶盘上方有限制上升高度的限位筛网。直叶盘的顶部是冲力盘，功能是承受加热管出口的汽液两相流的冲压力，其直径大小为加热管内径D0的0.6～1.2倍。直叶盘的直板叶的功能有三，其一是自转清洗除垢功能，其二是上下往复运动的竖直定向功能，其三是自转阻尼的防快速自转的避免磨损功能。直板叶的叶片数是3～4，加热管直径小的取3，加热管直径大的取4。直板叶的外切圆直径D1比加热管内径D0小1.5～4.0mm，直板叶的厚度1.5～3mm；直板叶的长度L为120～280mm，传热温差愈大，自动清洗能力要求愈高，长度设计就取值愈大。直板叶的上部是钩肩，钩肩的外切圆D3直径不小于加热管外径，安装时用来悬挂功能螺旋及其挂重，运行时是向下运动的限位机构；钩肩的高度h为10～20mm。直叶盘中心的圆柱轴，刚度要求直径8～15mm，用于固定直板叶。圆柱轴的下端设计有功能螺旋的悬挂孔，直径2.5～4.0mm。直叶盘采用耐高温塑料注塑生产。直叶盘上方的限位筛网，功能是对直叶盘上升的限位，选用3～5目的不锈钢筛网。限位筛网安装高度以直板叶留存在加热管内的长度在35mm以上为原则。中心循环管的顶部堰必须显著地高于直叶盘的顶部，顶部堰高度H1在300～500mm的范围内，作用是减低自然循环的径向流对直叶盘的横向冲力。功能螺旋的作用是对流传热强化和自动清洗。功能螺旋采用直径为1.0～3.0mm的不锈钢钢丝制造。功能螺旋的外径比加热管内径小3～10mm，功能螺旋的螺距P为加热管内径的0.60～1.20倍。功能螺旋安装在加热管内，对加热管内的液流的扰动，强化了对流传热。功能螺旋的尾部是直线段钢丝，长度L1的100～600mm，按照与中心循环管的直径D的大小的一致性关系取值。在底罐作为蒸发结晶器时，直线段钢丝的长度可以设计为大小不同的两三种，使挂重能够对不同深度层次的溶液的结晶过程进行搅拌强化。挂重的基本功能是为自动清洗机构提供下行的重力，外形大多为直径15～25mm的不锈钢圆柱。挂重的重量大小在50～500克重的范围内选取，挂重的重量大小与传热温差大小和蒸发压力高低有一致性关系。对于最常用的三效顺流蒸发系统，一二三效的挂重重量可以分别在180～360克、100～200克、50～120克的不同范围内选取。对蒸发结晶器，挂重的另一个功能是结晶搅拌器，形状可以是板条形，但是椭圆柱形优先。蒸发器运行时，加热管出口段的汽液两相流的流速达到每秒数米，甚至超过10m/s，冲力盘受到的冲压力比较大。在不同蒸发压力的蒸发器中，冲压力为0.5～8N不等。并且，大小随机变化的蒸汽泡引发的汽液两相流的流速波动幅度又相当大，冲力盘受到的冲压力波动性就相当大。冲压力大时，冲力盘带动自动清洗机构较快自转上升，同时强烈的径向振动；冲压力小时，自动清洗机构在挂重的重力作用下，慢速自转下沉，同时频繁的径向振动。如此上下往复运动，通常在每分钟十次左右、行程在20～100mm的范围。功能螺旋在这种自转、径向振动、上下往复运动的过程中，实现了对管内壁结晶盐垢自动清洗的目标。与此同时，挂重对蒸发结晶器的结晶过程实现搅拌强化的目的。附图说明图1为本专利技术一实施例中的一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构的结构示意图；图2为本专利技术一实施例中的直叶盘的结构放大示意图；图3为本专利技术一实施例中的直叶盘的A向结构示意图。具体实施方式下面结合附图1、图2、图3，对本专利技术作进一步详细的描述。图中的1蒸发室2人孔3顶部堰4限位筛网5直叶盘6功能螺旋7加热管8加热室9直线段钢丝10挂重11底罐12中心循环管13连通管液位计14鈎肩15直板叶16圆柱轴17悬挂孔18冲力盘一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构，主要结构部件有蒸发室1、加热管7、加热室8、底罐11、直叶盘5、功能螺旋6、挂重10。自然循环蒸发器至少由蒸发室1、中心循环管12、加热室8、底罐11组成。加热管7上安装至少由直叶盘5、功能螺旋6、挂重10组成的传热强化自动清洗机构。直叶盘5安装在加热管7出口端，功能螺旋6的上端悬挂在直叶盘5上，功能螺旋6的下端连接挂重10，直叶盘5上方有限制上升高度的限位筛网4。直叶盘5的顶部是冲力盘18，功能是承受加热管7出口的汽液两相流的冲压力，其直径大小为加热管7内径D0的0.6～1.2倍。直叶盘5的直板叶15的功能有三，其一是自转清洗除垢功能，其二是上下往复运动的竖直定向功能，其三是自转阻尼的防快速自转的避免磨损功能。直板叶15的叶片数是3～4，加热管7直径小的取3，加热管7直径大的取4。直板叶15的外切圆直径D1比加热管7内径D0小1.5～4.0mm，直板叶15的厚度1.5～3mm；直板叶15的长度L为120～280mm，传热温差愈大，自动清洗能力要求愈高，长度设计就取值愈大。直板叶15的上部是钩肩14，钩肩14的外切圆D3直径不小于加热管7外径，安装时用来悬挂功能螺旋8及其挂重，运行时是向下运动的限位机构；钩肩14的高度h为10～20mm。直叶盘5中心的圆柱轴16，刚度要求直径8～15mm，用于固定直板叶15。圆柱轴16的下端设计有功能螺旋6的悬挂孔17的直径2.5～4.0mm。直叶盘5采用耐高温塑料注塑生产。直叶盘5上方的限位筛网4，功能是对直叶盘5上升的限位，选用3～5目的不锈钢筛网4。限位筛网4安装高度以直板叶15留存在加热管7内的长度在35mm以上为原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构，主要结构部件有蒸发室(1)、加热管(7)、加热室(8)、底罐(11)、直叶盘(5)、功能螺旋(6)、挂重(10)，其特征在于：自然循环蒸发器至少由蒸发室(1)、中心循环管(12)、加热室(7)、底罐(11)组成；安装在加热管(7)上的传热强化自动清洗机构至少由直叶盘(5)、功能螺旋(6)、挂重(10)组成；直叶盘(5)安装在加热管(7)出口端，功能螺旋(6)的上端悬挂在直叶盘(5)上，功能螺旋(6)的下端连接挂重(10)；功能螺旋(6)是传热强化和自动清洗的工作部件；直叶盘(5)的顶部是承受汽液两相流冲压力的冲力盘(18)，其直径大小为加热管(7)内径D0的0.6～1.2倍；直叶盘(5)的直板叶(15)包括自转清洗、竖直定向、阻尼防磨损三功能，直板叶(15)的外切圆直径D1比加热管(7)内径D0小1.5～4.0mm；直板叶(15)的长度L在120～280mm范围内，依照与传热温差大小和自动清洗能力要求高低的一致性关系选取；直板叶(15)的钩肩(14)的外切圆D3直径不小于加热管(7)外径，钩肩(14)的高度h为10～20mm；直叶盘(5)中心的圆柱轴(16)直径8～15mm，圆柱轴(16)下端的悬挂孔(17)直径2.5～4.0mm；提供下行重力的挂重(10)大多为直径15～25mm的不锈钢圆柱，挂重的重量在50～500克重的范围内，依据与传热温差大小和蒸发压力高低的一致性关系的原则选取。...

【技术特征摘要】
1.一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构，主要结构部件有蒸发室(1)、加热管(7)、加热室(8)、底罐(11)、直叶盘(5)、功能螺旋(6)、挂重(10)，其特征在于：自然循环蒸发器至少由蒸发室(1)、中心循环管(12)、加热室(7)、底罐(11)组成；安装在加热管(7)上的传热强化自动清洗机构至少由直叶盘(5)、功能螺旋(6)、挂重(10)组成；直叶盘(5)安装在加热管(7)出口端，功能螺旋(6)的上端悬挂在直叶盘(5)上，功能螺旋(6)的下端连接挂重(10)；功能螺旋(6)是传热强化和自动清洗的工作部件；直叶盘(5)的顶部是承受汽液两相流冲压力的冲力盘(18)，其直径大小为加热管(7)内径D0的0.6～1.2倍；直叶盘(5)的直板叶(15)包括自转清洗、竖直定向、阻尼防磨损三功能，直板叶(15)的外切圆直径D1比加热管(7)内径D0小1.5～4.0mm；直板叶(15)的长度L在120～280mm范围内，依照与传热温差大小和自动清洗能力要求高低的一致性关系选取；直板叶(15)的钩肩(14)的外切圆D3直径不小于加热管(7)外径，钩肩(14)的高度h为10～20mm；直叶盘(5)中心的圆柱轴(16)直径8～15mm，圆柱轴(16)下端的悬挂孔(17)直径2.5～4.0mm；提供下行重力的挂重(10)大多为直径15～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞天兰，冯修燕，俞天翔，俞秀民，张治坤，彭德其，吴金香，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43